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本论文以制备NH3选择性催化还原NO低温催化剂为出发点,分别通过真空纳米浇注硬模板法和双溶剂硬模板法,制备了具有高比表面积的MnOx-CeO2体系的双金属氧化物及三金属氧化物介孔材料,并初步探索了这些具有介孔结构的复合氧化物催化剂对NH3选择性催化还原NO的低温催化活性。
采用真空纳米浇注硬模板法,以有序介孔氧化硅材料KIT-6作为硬模板,成功制备了具有Ia3d孔道结构并且孔壁晶化的双金属氧化物MnOx-CeO2介孔材料;详细分析了煅烧温度、锰铈前驱体摩尔比例等合成条件对材料微观形貌及结构的影响,结果表明煅烧温度在500~650℃所得介孔材料的比表面积都较高,最高可达146m2/g,锰含量的增加有利于有序介孔结构的形成。通过对NH3选择性催化还原NO的研究表明,煅烧温度为650℃,锰铈摩尔比为3∶7的MnOx-CeO2介孔材料的低温(<200℃)催化性能最为优良,200℃时NO的转化率最高,达到92%;真空纳米浇注法制备的MnOx-CeO2介孔材料和柠檬酸法制备的MnOx-CeO2材料与商业催化剂V2O5-WO3/TiO2对NH3选择性催化还原NO研究结果对比表明,真空纳米浇注法制备的MnOx-CeO2介孔材料的低温段(<200℃)NO转化率最高,NO转化率窗口最宽。
通过真空纳米浇注硬模板法,成功制备了具有Ia3d孔道结构并且孔壁晶化的三金属复合氧化物Nb2O5-MnOx-CeO2和Fe2O3-MnOx-CeO2介孔材料。NH3选择性催化还原NO研究表明,MnOx-CeO2体系的三金属氧化物比双金属氧化物材料反应温度窗口更宽,NO转化率更高;其中,在150~220℃之间,Nb2O5-MnOx-CeO2介孔材料的NO转化率高于Fe2O3-MnOx-CeO2介孔材料,在200℃达到最高值(96%);而在250~350℃之间,Fe2O3-MnOx-CeO2介孔材料的NO转化率则更高,在250℃达到最高值(99.6%)。
采用双溶剂硬模板法,选用不同的锰源,制备了具有高比表面积的双金属氧化物MnOx-CeO2介孔材料,比表面积最高可达169m2/g。其对NH3选择性催化还原NO研究表明,以硝酸锰做为锰源的MnOx-CeO2材料在190℃左右NO的转化率最高可达99.6%,反应温度窗口较宽,在190~250℃范围内,NO的转化率一直维持在很高的转化率(99.6%)。在6小时内,反应时间对N-MnOx(0.3)-CeO2(650℃)介孔材料的NO转化率没有明显的影响。